Никель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ни́кель — элемент десятой (по устаревшей короткопериодной форме — восьмой) группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель — это пластичный, ковкий, переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен.

Никель: свойства и применение

Что такое никель и никелевые сплавы

Никель – пластичный металл серебристо-белого цвета с характерным блеском. Относится к тяжелым цветным металлам. Никель ценная легирующая добавка. В природе в чистом виде никель не встречается, обычно входит в состав руд. Чистый никель (Nickel/Никель), Nickel 200 и Nickel 201, добывают путем специальных технологий.

В соединении с другими металлами никель способен образовывать твердые и прочные никелевые сплавы:

• никель-медный сплав (Monel/Монель) – сплав на медной основе с никелем в качестве легирующей добавки. В составе обычно до 67% никеля и до 38% меди. К этой группе сплавов относят: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500 и др.
• никель-хромовый сплав (Inconel/Инконель) – аустенитный жаропрочный сплав. К этой группе относят: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750 и др.
• никель-железо-хромовый сплав (Inconloy/Инколой) – возможно добавление в сплав молибдена, меди, титана. К этой группе относят: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925 и др.
• никель-молибденовый сплав (Hastelloy/Хастеллой) – возможно присутствие в составе хрома, железа и углерода. К этой группе относят: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2 и др.

Свойства никеля

Никель – ферромагнетик, точка Кюри – 358°C, температура плавления – 1455°C, температура кипения – 2730-2915°C. Плотность – 8,9 г/см³ , коэффициент теплового расширения -13,5∙10⁻⁶ K^−1. На воздухе компактный никель – стабилен, а высокодисперсный – пирофорен.

Никель обладает такими свойствами, как:

• пластичность и ковкость;
• прочность при высоких температурных режимах;
• устойчивость к окислению в воде и на воздухе;
• твердость и достаточная вязкость;
• высокая коррозионная стойкость;
• ферромагнетик;
• хороший катализатор;
• хорошо полируется.

Поверхность никеля покрыта тонким слоем оксида NiO, защищающим металл от окисления.

Преимущества и недостатки

Главные плюсы никеля и сплавов — жаропрочность, жаростойкость и повышенная механическая прочность (давление до 440 МПа). К достоинствам также можно отнести эксплуатацию в раскаленных концентрированных щелочных и кислотных растворах. Помимо этого никель способен сохранять магнитные свойства при пониженных температурах.

Главным недостатком никеля является значительное снижение показателей термоЭДС при быстром охлаждении после отжига (до 600°C). Также к минусам никеля можно отнести тот факт, что в природе чистый никель не встречается. Его получают путем дорогих технологий, что сказывается на его стоимости.

Область применения

Основная сфера применения никеля – металлургия. В ней он задействован в производстве высоколегированных нержавеющих сталей. Добавляя в расплав железа никель, металлурги получают прочные и пластичные сплавы, которые обладают повышенной коррозионной стойкостью и устойчивостью к высоким температурам. Стоит отметить, что никелевые сплавы сохраняют свои качества при многократном длительном нагревании.

Благодаря этим свойствам нержавеющая и термостойкая никелевая сталь применяется:

• в пищевой и химической промышленности;
• в нефтехимической промышленности и строительстве;
• в медицине и фармацевтике;
• в авиа- и машиностроении;
• в изготовлении подводных кабелей;
• в изготовлении нагревательных элементов промышленного оборудования;
• в производстве постоянных магнитов;
• в производстве станков и специального оборудования;
• в изготовлении интерьерных элементов зданий;
• в мебельной промышленности;
• в изготовлении бытовых приборов и домашней утвари;

Благодаря своей пластичности и легкости в ковке из никеля получают очень тонкие изделия, например, полосы, ленты и листы из никеля. Также никель активно используют в производстве проволоки и прутков.

Никель, хим. состав и применение никелевых и медно-никелевых сплавов

Никель — высокопрочный пластичный металл серебристо-белого цвета. Был открыт в 1751 году шведским химиком Акселем Кронстедтом. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 28 и символ Ni, атомная масса равна 58,71.

Никель — твердый и вязкий металл с ферромагнитными свойствами. Он хорошо поддается сварке, ковке, штамповке и прокатке. Отличается устойчивостью в химически активных средах, в том числе в щелочах. В атмосферных условиях покрывается защитной оксидной пленкой и не окисляется даже при температуре 800 ⁰С.

Физические свойства никеля:

• Температура плавления — 1455 ⁰С.
• Скрытая теплота плавления — 73 кал/г.
• Температура кипения — 2913 ⁰С.
• Скрытая теплота испарения — 1450 кал/г.
• Плотность — 8800 кг/м3.
• Предел прочности при растяжении отожженного никеля — 4000−5000 МПа.
• Предел прочности при растяжении деформированного никеля — 7500−9000 МПа.
• Предел текучести отожженного никеля — кГ/мм2.
• Предел текучести деформированного никеля — 70 кГ/мм2.
• Теплопроводность — 90,9 Вт/(м*К).
• Удельное электросопротивление — 0,0684 мкОм*м.
• Модуль упругости — 196−210 ГПа.
• Модуль нормальной упругости — 20000 кГ/мм2.
• Модуль сдвига — 7300 кГ/мм2.
• Твердость литого никеля — 60−70 кГ/мм2.
• Твердость отожженного никеля 70−90 кГ/мм2.
• Твердость деформированного никеля — 200 кГ/мм2.

Благодаря своим свойствам никель в чистом виде и особенно в сплавах широко применяется в различных областях промышленности. Металл образует твердые растворы со многими элементами.

Марки и химический состав никеля

Согласно ГОСТ 849-2008, выпускается 7 марок никеля — Н0, Н1Ау, Н1у, Н1, Н2, Н3 и Н4. В их составе содержится от 97,6 до 99,99 % никеля в сумме с небольшим процентом кобальта (Co) — от 0,005 до 0,7 %. Остальную массу занимают примеси:

• Углерод (C) — есть во всех марках никеля.
• Магний (Mg).
• Алюминий (Al).
• Кремний (Si).
• Фосфор (P).
• Сера (S) — есть во всех марках.
• Марганец (Mn).
• Железо (Fe).
• Медь (Cu) — есть во всех марках.
• Цинк (Zn).
• Мышьяк (As)
• Кадмий Cd).
• Олово (Sn).
• Сурьма (Sb).
• Свинец (Pb).
• Висмут (Bi).

Подробный химический состав никеля разных марок представлен в таблице ниже.

Влияние примесей на свойства металла

Сера является одной из наиболее вредных примесей. Она придает никелю краcноломкость, из-за которой ухудшаются свойства металла при обработке давлением. Чтобы нейтрализовать действие серы, добавляют марганец и/или магний.

Углерод в количестве до 0,1 % никак не влияет на свойства металла, однако при большем содержании этого элемента он выпадает из твердого раствора при отжиге и снижает пластичность холодного никеля.

При содержании висмута и свинца в количестве от 0,002 % становится невозможной горячая обработка металла: так как эти элементы почти не растворяютися в твердом состоянии, из-за них разрушается слиток. Поэтому во всех марках никеля количество свинца и висмута ограничено 0,001 и 0,0006 % соответственно.

Алюминий увеличивает электросопротивление никеля. Данный элемент содержится в самой чистой марке — Н0. Кроме того, широко применяются сплавы никеля и алюминия: у них высокая жаропрочность и устойчивость к коррозии.

Железо не оказывает ощутимого влияния на свойства никеля. Кремний раскисляет основной металл, благодаря чему благоприятно влияет на его литейные свойства, химическую стойкость и прочность.

Кобальт повышает жаростойкость, жаропрочность и прочность никеля, а марганец оказывает положительные влияние на технологические и механические свойства металла, улучшает его электросопротивление.

Применение никеля в чистом виде

Для защиты металлов от коррозии

Для этого используются покрытия, которые наносятся гальванопластикой или плакированием. Первый способ применяют для алюминия, чугуна, магния и цинка, второй — для нелегированных сталей и железа.

Для производства металлических изделий, которые имеют постоянные формы и высокую коррозионную устойчивость

Никель в чистом виде стоит дороже, чем железо и сталь, поэтому используется в тех случаях, когда невозможно обойтись другим металлом с никелевым покрытием. Из никеля производят тигли и котлы, цистерны для перевозки и плавления щелочей, хранения реагентов, пищевых продуктов и др. В никелевых трубах изготавливают конденсаты. Инструменты их этого металла устойчивы при взаимодействии с агрессивными элементами, поэтому они практически незаменимы в химических лабораториях и медицинских центрах. Различные приборы из никеля применяются для телевидения, радиолокации и атомной техники.

В качестве катализаторов и фильтров в химической промышленности

Никель обладает такими же каталитическими свойствами, что и палладий, но стоит значительно меньше, поэтому широко используется в виде порошка в реакциях гидрирования спиртов, непредельных и ароматических углеводородов, циклических альдегидов.

Порошок чистого никеля также подходит для создания пористых фильтров, которые используются для фильтрования различных продуктов: топлива, газов и др.

Для механических прерывателей нейтронного пучка.

Свойства никеля позволяют получать нейтронные импульсы с большой энергией, в результате чего пластины из этого металла применяются в ядерной физике.

Также никель используют при изготовлении электродов в щелочных аккумуляторах.

Никелевые сплавы

В сплавах никель (вместе с кобальтом) соединяется с алюминием, кремнием, марганцем, железом и хромом. Согласно ГОСТ 492-73, в них допускается не более 1,4 % примесей. В составе примесей содержится незначительная доля магния, свинца, серы, углерода, висмута, мышьяка, сурьмы, кадмия, олова. Отдельной группой выступают медно-никелевые сплавы.

Все сплавы никеля разделяются на четыре большие группы:

• Конструкционные. Особенность этих сплавов — высокие механические свойства и повышенная устойчивость к коррозии. К этой группе относятся прежде всего сплавы на медно-никелевой основе, такие как мельхиор, монель, ней­зильбер. Они хорошо свариваются и поддаются обработке в холодном и горячем виде.
• Жаростойкие. Основными элементами этих сплавов являются никель и железо. Они отличаются высокой жаростойкостью и жаропрочностью, применяются преимущественно для производства электронагревательных приборов. Их также используют для изготовления малогабаритных тензорезисторов и потенциометрических обмоток.
• Термоэлектродные. Это сплавы с высоким удельным сопротивлением и большой электродвижущей силой. Их используют для производства компенсационных проводов, термопар, пре­цизионных приборов. К данной группе относятся некоторые никелевые (хромель, алюмель) и медно-никелевые (константан, копель, манганин) сплавы.
• Сплавы с особыми свойствами. В эту группу входят сплавы, которые находят особое применение благодаря своим уникальным свойствам. Инвар — сплав никеля и железа, который отличается повышенной упругостью. Он применяется для изготовления эталонов длины, мерных геодезических проволок, несущих конструкций лазеров, деталей часовых механизмов и др. Пермаллой — также сплав никеля и железа, обладающий высокой проницаемостью в магнитных полях. Его используют для производства магнитопроводов, деталей реле, сердечников трансформаторов и др.

Сплав с кремнием

Кремнистый никель НК 0,2 содержит 99,4 % никеля (с кобальтом), 0,15 — 0,25 % кремния и до 0,45 % примесей. Из этого сплава изготавливаются ленты и полосы, которые находят применения в электротехнике: из них делают детали приборов и устройств.

Сплавы никеля и марганца

Марганцевый никель выпускается четырех марок — НМц1, НМц2, НМц2,5 и НМц5. Из сплава НМц1 производят сетки управления ртутных выпрямителей. НМц2 находит применение в электронных лампах повышенной прочности, используется для держателей сеток и др. Проволока из сплавов НМц2,5 и НМц5 используется в свечах двигателей — автомобильных, авиационных и тракторных. НМц5 также применяется для радиоламп.

Алюмель

Алюмель (НМцАК 2-2-1) — сплав никеля, алюминия, марганца и кремния. Он содержит 1,60−2,40 % алюминия, 1,80−2,70 % марганца, 0,85−1,50 кремния, до 0,7 % примесей, остальная часть — никель с кобальтом (кобальта — до 1,2 %). Алюмель применяется для изготовления термопар, которые используются для измерения температуры в различных областях промышленности, системах автоматики, а также в медицине и научных исследованиях.

Хромели

Хромель Т (НХ 9,5) — сплав никеля и 9-10 % хрома с содержанием примесей в количестве не более 1,4 %. Из этого сплава изготавливают проволоку для термопар.

Хромель К (НХ 9) содержит 8,5−10 % хрома и до 1,4 % примесей. Проволока из данного сплава используется для компенсационных проводов.

В состав хромеля ТМ (НХМ 9,5) входит 9−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния и до 0,15 % примесей. Сплав используется для изготовления термопар.

Хромель КМ (НХМ 9) — это сплав никеля, 8,5−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния с содержанием не более 0,15 % примесей. Применяется для изготовления проволоки компенсационных проводов.

Медно-никелевые сплавы

Это сплавы на медной основе, при этом никель является в них основным легирующим элементом. Смешение никеля и меди гарантирует высокую прочность, электросопротивление и устойчивость к коррозии.

В качестве элементов медно-никелевых сплавов могут также выступать алюминий, железо, марганец, цинк, титан, свинец, кремний. Согласно ГОСТ 492-73, допускается не более 2 % примесей, для некоторых сплавов — не более 0,15 %. Наиболее распространенные медно-никелевые сплавы — это копель, константан, мельхиор, нейзильбер, куниаль, манганин, монель.

Копель

Копель (МНМц43-0,5) содержит 0,1−1 % марганца, 42,5−44 % никеля, до 0,6 % примесей, остальная масса приходится на медь. Сплав имеет большую термоэлектродвижущую силу, выпускается в виде проволоки, которая применяется для компенсационных проводов, а также для изготовления термопар.

Константан

Константан (МНМц40-1,5) — термостабильный сплав с высоким удельным электросопротивлением. Он состоит из 1-2 % марганца, 39-41 % никеля, примерно 59 % меди и не более 0,9 % примесей. Константан выпускается в виде проволоки, полос и лент. Используется для изготовления приборов высокого класса точности, реостатов и электронагревательных элементов, компенсационных проводов и термопар.

Мельхиор

Мельхиор (МНЖМц30-1-1) — конструкционный медно-никелевый сплав с содержанием 18-22 % никеля, примерно 80 % меди и не боле 0,6 % примесей. Некоторые разновидности мельхиора содержат железо и марганец. Он обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Хорошо поддается обработке давлением в холодном и горячем виде — штампуется, режется, чеканится. Его легко паять и полировать. Мельхиор имеет серебристый оттенок, выпускается в виде труб, полос и ленты. Применяется для изготовления монет, недорогих ювелирных украшений и посуды. Из него делают трубные доски кондиционеров, конденсаторные трубы. Сплав также используется в приборостроении.

Нейзильбер

Название нейзильбер (МНЦ15-20) переводится с немецкого как «новое серебро». Такое название он получил из-за того, что напоминает драгоценный металл, но при этом он стоит намного дешевле. Из него делают столовые приборы, которые серебрятся после отливки. В промышленности нейзильбер применяется для производства паровой и водяной арматуры, медицинских инструментов и деталей точных приборов. Из него производят ордены и медали, ювелирные изделия, гитарные лады. Нейзильбер также используется для изготовления финифти и филиграни. Сплав содержит 18-22 % цинка, 13,5-16,5 % никеля, около 38 % меди и не более 0,9 % примесей. Выпускается в виде ленты, труб, полос, проволоки и прутков.

Куниаль

Куниаль — дисперсионно-твердеющий сплав меди, никеля и алюминия. Куниаль А (МНА13-3) содержит 2,3-3 % алюминия, 12-15 % никеля, около 80 % меди и не более 1,9% примесей. Куниаль Б (МНА6-1,5) — 1,2-1,8 % алюминия, 5,5-6,5 % никеля, около 90 % меди и не более 1,1 % примесей.

Куниаль А выпускается в виде прутков, применяется в машиностроении для изделий повышенной прочности. Из куниаля Б изготавливают полосы, которые используются в электротехнике для пружин и других изделий.

Манганин

Манганин (МНМц3-12) — термостабильный сплав, содержащий 11,5-13,5 % марганца, 2,5-3,5 % никеля, около 85 % меди и не более 0,9 % примесей. Он выпускается в виде листов и проволоки, находит применение в измерительной технике: из манганина делают шунты, катушки, добавочные сопротивления, магазины сопротивлений и др.

Монель

Монель (НМЖМц28-2,5-1,5) — сплав на основе никеля, который содержит 2-3 % железа, 1,2-1,8 % марганца, 27-29 % меди и не более 0,6 % примесей. Выпускается в виде лент, полос, листов и проволоки. Применяется в различных сферах промышленности: медицинской, химической, нефтяной, судо- и авиастроительной. Из него делают дрели, музыкальные инструменты, оправы для очков, различные антикоррозионные детали.

Температура плавления никеля

Температура плавления никеля.

Температура плавления никеля относится к разделу о плавкости металлов, так как данный химический элемент является металлом.

Температура плавления (обычно совпадает с температурой кристаллизации) — температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот.

Температура — физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.

Жидкое состояние вещества является промежуточным между твердым (кристаллическим) и газообразным состоянием.

Удельная теплота плавления — количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы кристаллического вещества в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).

Температура плавления никеля при нормальных условиях:

Температуру плавления обозначают Т_пл

Температура плавления никеля (Т_пл) составляет 1455 °C (1728 K).

Температура плавления никеля приведена при нормальных условиях (согласно ИЮПАК), т.е. при  давлении 10⁵ (100 000) Па.

Для сведения: 101 325 Па = 1 атм = 760 мм рт. ст.

Необходимо иметь в виду, что температура плавления металлов может изменяться в зависимости от условий окружающей среды (давления). Точное значение температуры плавления металлов в зависимости от условий окружающей среды (давления) необходимо смотреть в справочниках.

Зависимость температуры фазового перехода (в том числе и плавления, и кипения) от давления для однокомпонентной системы даётся уравнением Клапейрона-Клаузиуса.

Источник: https://ru.wikipedia.org

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Никель (металлургия, свойства, применение), никелевые сплавы

• Главная
• Механизмы
  • Часть 1
    • Элементы механизмов
    • Простейшие рычажные механизмы
    • Шарнирно-рычажные механизмы
  • Часть 2
    • Кулисно-рычажные механизмы
    • Кривошипно-ползунные механизмы
  • Часть 3
    • Рычажно-кулачковые механизмы
    • Рычажно-зубчатые механизмы
    • Рычажно-храповые механизмы
    • Механизмы рычажные с гибкими звеньями
    • Механизмы рычажные с упругим звеном
    • Рычажно-клиновые механизмы
    • Винто-рычажные механизмы
  • Часть 4

  Температура плавления никеля — Большая химическая энциклопедия

  Краски для трафаретной печати электродов содержат субмикронный металлический порошок, либо сплав Ag-Pd, либо основной металл, обычно никель (точка плавления 1455 ° C), но иногда медь (точка плавления 1084 ° C). Палладий (точка плавления 1554 ° C) и серебро (точка плавления 961 ° C) образуют твердые растворы с температурами плавления, приблизительно пропорциональными содержанию концевых элементов. [Стр.265]

  Хром. Хром предлагает ряд потенциальных преимуществ для высокотемпературных применений, включая стойкость к окислению, низкую плотность и температуру плавления на 400 ° C выше, чем у никеля.Тем не менее, все попытки использовать хром сдерживаются его чрезвычайной хрупкостью (58). [Стр.127]

  Никель встречается в первом переходном ряду 10-й группы (VIIIB) Периодической таблицы. Некоторые физические свойства приведены в таблице 1 (14). Никель — это элемент с высокой температурой плавления, имеющий пластичную кристаллическую структуру. Его химические свойства позволяют сочетать его с другими элементами с образованием многих сплавов. [Стр.1]

  Спекание — это термический процесс, посредством которого рыхлая масса частиц преобразуется в когерентное тело.Обычно это происходит при температуре, равной 2/3 температуры плавления, или около 800—1000 ° C для никеля. Структура из спеченного никеля без активного материала называется пластиной, и ее можно приготовить либо сухим, либо влажным способами (см. Металлургия, порошок). [Pg.548]

  Карбиды металлов группы железа. Карбиды железа, никеля, кобальта и марганца имеют более низкие температуры плавления, более низкую твердость и другую структуру, чем твердые металлические материалы. Тем не менее, эти карбиды, особенно карбид железа и двойные карбиды с другими переходными металлами, имеют большое техническое значение в качестве упрочняющих компонентов легированных сталей и чугуна.[Pg.453]

  Смазка И смазочные материалы). Оптимальные результаты достигаются при 130 ± 5 ° C и давлении 1,5… 2,0 МПа (15… 20 бар) с использованием никелевого катализатора 0,2 мас.%. Другие катализаторы и параметры обработки могут быть использованы для получения уникальных производных. Простое гидрирование по двойной связи при 140 ° C в присутствии никелевого катализатора Ренея дает глицерилтрис (12-гидроксистеарат) [139-44-6], имеющий точку плавления 86 ° C (46,47). [Стр.154]

  Реакция с водородом при 220 ° C в присутствии восстановленного никелевого катализатора приводит к полному разложению до хлористого водорода и углерода.Взрывная реакция происходит с бутилутием в растворе петролейного эфира (4). Тетрахлорэтилен также вступает во взрывоопасную реакцию с металлическим калием при его температуре плавления, однако он не реагирует с натрием (5). [Стр.28]

  Арчер из-за очень неудачного совпадения принял кислый тартрат калия за ацетиламиновую кислоту. Goldfarb et al. получали аутентичную 5-ацетиламино-2-тиофенкарбоновую кислоту, т.пл. 230 232 ° C (метиловый эфир, т.пл.171-171,5 ° C, этиловый эфир, т.пл. 161 ° C), путем восстановления 5-нитро-2-тиофенкарбоновой кислоты никелем Ренея в уксусный ангидрид и доказал его структуру десульфуризацией никеля Ренея до 8-аминовалериановой кислоты.Они также подтвердили, что кислота с температурой плавления 272-273 ° C (метиловый эфир, температура плавления 135-136 ° C, этиловый эфир, температура плавления 116-117 ° C) представляет собой 4-ацетиламино-2-тиофенкарбоновую кислоту, как первоначально заявили Стейнкопф и Мюллер. . Утверждение Тируфле и Чана о том, что кислота, полученная при восстановлении и ацетилировании 5-нитро-2-тиофенкарбоновой кислоты, плавится при 272 ° C, должно быть результатом некоторой ошибки, поскольку они дают правильную температуру плавления метилового эфира. [Стр.51]

  Стали и аустенитные нержавеющие стали чувствительны к расплаву цинка, меди, свинца и других металлов.Расплавленная ртуть, цинк и свинец разрушают алюминиевые и медные сплавы. Ртуть, цинк, серебро и другие агрессивны к никелевым сплавам. Другие металлы с низкой температурой плавления, которые могут повредить обычные конструкционные материалы, включают олово, кадмий, литий, индий, натрий и галлий. [Стр.895]

  Сульфидирование аналогично, но катастрофическое сульфидирование является обычным явлением из-за, как правило, более низких точек плавления сульфидов, чем соответствующих оксидов. Это особенно верно в случае никелевых сплавов, когда образуется эвтектика никель / сульфид никеля.[Pg.896]

  Расплавленные соли способствуют быстрой коррозии многих конструкционных материалов при относительно низких температурах. Соли с низкой температурой плавления включают соли натрия из соленой атмосферы, золу у костра, силикатную изоляцию, загрязняющие вещества в сырье и т. Д. Скорость коррозии в несколько мм / год может наблюдаться при температурах всего лишь 520 ° C. Используются сплавы с высоким содержанием хрома и никеля до 50% Cr / 50% Ni. [Pg.900]

  ---

  .

  Нитинол (никель-титан) — свойства, применение и состав

  Металлический сплав нитинола — один из наиболее полезных сплавов, используемых для различных целей. Он имеет множество важных медицинских применений.

  Что такое нитинол?

  Это металлический сплав никель-титан с некоторыми уникальными свойствами. Он также известен как никель-титан. Этот сплав проявляет сверхупругость или псевдоупругость и свойства памяти формы. Это означает, что этот уникальный металл может помнить свою первоначальную форму и проявлять большую эластичность при нагрузках.

  Нитинол Состав

  Этот металлический сплав состоит из никеля и титана. Он содержит эти два элемента примерно в равных атомных процентах. Никель — известный аллерген, который также может обладать канцерогенными свойствами. По этой причине содержание никеля в этом сплаве вызывает большие опасения по поводу его применимости в медицинской промышленности.

  Производство нитинола

  Для изготовления этого сплава требуется очень жесткий контроль состава. По этой причине приготовить этот сплав очень сложно.Необычайная реакционная способность титана — еще одно препятствие на пути его получения. В настоящее время для этой цели используются два основных метода плавки:

  • Вакуумные дуговой переплав: В этом методе электрическая дуга заключена между охлаждаемой водой медной ударной пластиной и сырьем. Медная форма с водяным охлаждением используется для плавления компонентов в высоком вакууме, чтобы предотвратить попадание углерода.
  • Вакуумная индукционная плавка: Сырье нагревается в углеродном тигле с использованием переменных магнитных полей.Это также достигается в высоком вакууме; однако в этом процессе вводится углерод.

  
  Рисунок 1 — Нитинол

  Нет значительных объемов данных, показывающих, что продукт одного метода лучше другого. Оба эти метода имеют разные преимущества. Другие методы, такие как индукционная плавка черепа, плазменная дуговая плавка и электронно-лучевая плавка, также используются для этой цели в небольших масштабах. Процесс физического осаждения из паровой фазы также используется в лабораториях.

  Символ нитинола

  Этот металлический сплав обозначается символами составляющих его металлов. Формула этого сплава — NiTi.

  История нитинола

  Этот материал получил свое название от компонентов и места обнаружения. В 1962 году Уильям Дж. Бюлер и Фредерик Ван впервые обнаружили уникальные свойства этого металла в Военно-морской артиллерийской лаборатории.

  Коммерциализация этого сплава была возможна только десятилетие спустя. Эта задержка в основном была вызвана сложностью плавления, механической обработки и обработки материала.

  Свойства нитинола

  Память формы и свойства сверхупругости — самые уникальные свойства этого сплава. Свойство памяти формы позволяет этому металлу «запоминать» свою первоначальную форму и сохранять ее при нагревании выше температуры превращения. Это происходит из-за разной кристаллической структуры никеля и титана. Этот псевдоупругий металл также демонстрирует невероятную эластичность, которая примерно в 10-30 раз больше, чем у любого обычного металла.

  Вот некоторые основные физико-механические свойства этого сплава:

  Физические свойства

  Внешний вид: это яркий серебристый металл.

  Плотность: Плотность этого сплава 6,45 г / см ³

  Точка плавления: Его температура плавления составляет около 1310 ° C.

  Удельное сопротивление: Он имеет удельное сопротивление 82 Ом-см при более высоких температурах и 76 Ом-см при более низких температурах.

  Теплопроводность: Теплопроводность этого металла составляет 0,1 Вт / см- ° C.

  Теплоемкость: Теплоемкость 0,077 кал / г · м- ° C.

  Скрытая теплота: этот материал имеет скрытую теплоту 5.78 кал / г.

  Магнитная восприимчивость: Его магнитная восприимчивость составляет 3,8 эмм при высоких температурах и 2,5 при низких температурах.

  Механические свойства

  Предел прочности на разрыв: Предел прочности на разрыв этого материала составляет от 754 до 960 МПа.

  Типичное удлинение до разрушения: 15,5%

  Типичный предел текучести: 560 МПа при высоких температурах; 100 МПа при низких температурах

  Приблизительный модуль упругости: 75 ГПа при высоких температурах; 28 ГПа при низких температурах

  Приблизительный коэффициент Пуассона: 0.3

  Изготовление нитиноловых устройств

  Горячая обработка этого материала относительно проще, чем холодная обработка. Чрезвычайная эластичность этого материала затрудняет холодную обработку из-за увеличения контакта валков. Это приводит к экстремальному износу инструмента и сопротивлению трению. Эти причины также чрезвычайно затрудняют обработку этого сплава. Тот факт, что этот материал имеет плохую теплопроводность, в этом не помогает. Относительно легко выполнять шлифовку, лазерную резку и электроэрозионную обработку (EDM) этого металла.

  Термическая обработка этого материала очень ответственная и деликатная. Комбинация термообработки и холодной обработки важна для контроля полезных свойств этого металла.

  Нитиноловая проволока

  Нитинол используется для изготовления приводных проводов с памятью формы, используемых во многих промышленных целях. Эта проволока используется для изготовления проводников, стилетов и ортодонтических файлов. Этот провод идеально подходит для приложений, требующих высоких нагрузок и разгрузочных плато, а также для оправ для очков и антенн сотовых телефонов.Однако в основном эта проволока используется в стентах и ​​корзинах для извлечения камней.

  Нитинол стент

  Этот сплав используется для изготовления эндоваскулярных стентов, которые очень полезны при лечении различных сердечных заболеваний. Он используется для улучшения кровотока путем введения в вену разрушенного никель-титанового стента и его нагревания. Эти стенты также используются как заменитель швов.

  Корзина с нитинолом

  Никель-титановые проволочные корзины хорошо подходят для многих медицинских применений, поскольку они более упругие и менее гибкие, чем многие другие металлы.Этот инструмент-корзина очень полезен для желчного пузыря.

  Нитинол использует

  Вот некоторые из основных применений металлического сплава нитинола:

  Медицинские приложения

  • Этот сплав очень полезен в стоматологии, особенно в ортодонтии для проволоки и скоб, соединяющих зубы. Sure Smile (разновидность скобок) является примером ее ортодонтического применения.
  • Он также используется в эндодонтии, в основном во время обработки корневых каналов, для очистки и придания формы корневым каналам.
  • В колоректальной хирургии он используется в различных устройствах для восстановления соединения кишечника после удаления патологии.
  • Стенты из нитинола — еще одно важное применение этого металла в медицине.
  • Его биосовместимые свойства делают его полезным в ортопедических имплантатах.
  • Нитиноловая проволока может использоваться для маркировки и определения местонахождения опухолей груди.
  • Использование нитиноловых трубок для различных медицинских целей становится все более популярным.

  Промышленное использование

  • Нитиноловая проволока используется в модельных тепловых двигателях, изготовленных в демонстрационных целях.
  • Этот материал используется для контроля температуры. Его свойства изменения формы могут быть использованы для активации переменного резистора или переключателя для управления температурой.
  • Этот металл часто используется в пружинах механических часов.
  • Он используется в качестве микрофонной стойки или выдвижной антенны в сотовых телефонах из-за своей механической и гибкой памяти.
  • Пружина из нитинола используется в различных отраслях промышленности с целью использования сверхупругих свойств этого металла.
  • Листы нитинола используются для вырубки, штамповки и глубокой вытяжки.

  Другое применение

  • Он также используется в качестве вставки для клюшек для гольфа благодаря своей способности изменять форму.
  • Это популярный выбор для изготовления чрезвычайно прочных стеклянных рам.
  • Нитинол используется для изготовления самосгибающихся ложек, используемых в магических шоу.

  Наличие нитинола

  Никель-титан выпускается в различных формах, включая проволоку, трубки, листы и пружины.НДЦ — один из ведущих производителей и поставщиков этого металлического сплава. Однако есть много других поставщиков нитиноловой проволоки, трубок, пружин и т. Д. Различные формы этого металла также доступны в Интернете по разумным ценам.

  Нитинол считается одним из наиболее полезных металлических сплавов с многочисленными промышленными и медицинскими применениями. Часто это лучший выбор для многих приложений, требующих огромного движения и гибкости. Однако этот материал показал усталостное разрушение во многих областях применения.Специалисты работают над определением пределов долговечности этого металлического сплава.

  Артикул:

  http://www.nitinol.com/nitinol-university/nitinol-facts/

  http://www.memry.com/nitinol-iq/nitinol-fundamentals/physical-properties

  http://jmmedical.com/resources/221/Nitinol-Technical-Properties.html

  http://www.dynalloy.com/AboutNitinol.html

  .